A veces, los problemas parecen ser tan grandes y desafiantes para resolver que parecen completamente inaccesibles. Considere los problemas asociados con el mantenimiento de nuestros productos electrónicos portátiles y portátiles alimentados, por ejemplo. Actualmente, estos dispositivos tienden a agotar sus baterías rápidamente y requieren recargas inconvenientes frecuentes. Pero a punto de inventar un tipo de batería completamente nuevo o generar electricidad aparentemente desde el aire delgado, ¿qué se puede hacer? Tal vez alguien con muchas letras después de su nombre en un laboratorio de investigación tiene la oportunidad de descifrar el problema, pero no el ingeniero de sillones que trabaja en su laboratorio de productos electrónicos en el hogar.
¿Eso es realmente cierto? ¡Por supuesto que no! Los primeros aviones fueron inventados por los dueños de tiendas de bicicletas y una gran cantidad de otros personajes de nuez, después de todo. Y más recientemente, un grupo de investigadores de la Universidad de Alabama en Huntsville demostró que los nanogeneradores triboeléctricos, dispositivos que cosechan electricidad del movimiento, pueden hacerse de una pequeña pila de piezas de desecho. A pesar del nombre que suena, el equipo demostró que estos dispositivos, que podrían ser justo lo que necesitamos para alimentar la próxima generación de dispositivos portátiles, pueden producirse a partir de poco más que cinta adhesiva, papel de aluminio y un poco de plástico.
Una mirada al diseño del nanogenerador triboeléctrico (📷 📷: M. Jang et al.)
El trabajo de los investigadores se centra en un dispositivo de recolección de energía easy pero altamente efectivo que explota el efecto triboeléctrico, un fenómeno donde la carga eléctrica se genera a través de la fricción entre dos materiales. Su generador triboeléctrico consiste en películas de tereftalato de polietileno metalizado que actúan como electrodos, con capas de cinta escocesa que proporcionan la interfaz triboeléctrica. Al presionar y liberar las capas de cinta, los investigadores encontraron que se forman espacios a escala atómica debido a las fuerzas de Van der Waals, mejorando la transferencia de carga y permitiendo una conversión de energía eficiente.
Una versión anterior del generador requería que el adhesivo en la cinta se uniera y se separe continuamente para producir electricidad. Esto estaba lejos de ser perfect debido a las fuertes fuerzas necesarias para separar los materiales. Por lo tanto, reelaboraron el diseño y descubrieron que las interacciones entre el respaldo de polipropileno de la cinta y la capa adhesiva acrílica también podrían generar mucha electricidad, al tiempo que requiere muy poca fuerza para separar las capas.
Para probar la efectividad de su dispositivo, el equipo lo integró en una cosechadora de energía basada en vibraciones. La configuración incluyó dos placas de plástico con una masa unida a la parte superior, diseñada para capturar vibraciones y convertirlas en energía eléctrica. Por factores variables como la frecuencia de vibración y el número de capas de cinta, pudieron optimizar la potencia de salida. Su configuración de mejor rendimiento, que combinó dos capas de cinta de escocés de larga duración con dos capas de cinta adhesiva de caja, logró una potencia máxima de 53 MW a 40 Hz, con una densidad de potencia de 15.14 W/m². Esta disposición se demostró iluminando 148 LED y un diodo láser de 650 nm.
Se desarrolló un prototipo de biosensor de seguimiento de movimiento (📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷 📷-
Utilizando su sistema, los investigadores desarrollaron un biosensor de seguimiento de movimiento autopotente que elimina el contacto directo de la piel, evitando la irritación y la degradación del rendimiento que de otro modo podría ser causada por el sudor. Además, diseñaron un sensor acústico triboeléctrico capaz de grabar el sonido, lo que demuestra el potencial de sensores de recolección de energía en aplicaciones del mundo actual.
Esto demuestra que a veces las mejores soluciones provienen de repensar los materiales que ya tenemos a nuestra disposición. Con un mayor desarrollo, esta tecnología easy y de bajo costo podría algún día transformar la forma en que alimentamos nuestros dispositivos portátiles, tal vez incluso haciendo que la ansiedad por la batería sea cosa del pasado.
